2013届高考物理核心要点突破系列课件：第11章第五节《热力学第一定律》《能量守恒定律》(人教版选修3-3)
第五节 热力学第一定律 能量守恒定律
第五 节 热力 学第 一定 律 能量 守恒 定律
基础知识梳理 核心要点突破
课堂互动讲练
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目标概览 学习目标：1.理解和掌握热力学第一定律及其公 式，会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题． 2．理解和掌握能量守恒定律，明确定律的重要意 义，幵能运用它分析、解决有关问题． 3．了解第一类永动机的定义及丌可能制成的原 因． 重点难点：1.重点：能的转化和守恒定律． 2．难点：对热力学第一定律的理解和运用． 学法指导：通过对热力学第一定律中符号规定的 理解感悟体会能量的转化和守恒定律．
2．意义 能量守恒定律是19世纪自然科学最重要的三 大发现之一，是自然界最普遍的规律之一， 是人们认识自然和改造自然的强有力的武器， 为我们分析和解决物理问题提供了一种重要 途径和方法，它比机械能守恒定律更为普 遍．
课堂互动讲练
对热力学第一定律的理解和应用
例1
某物体温度升高了，这说明(
)
A．该物体一定吸收了热量 B．该物体可能放出了热量 C．外界对物体可能做了功 D．物体可能吸收了热量
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本部分内容讲解结束
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转化戒转秱通过的两种方式．
热力学第一定律在实际问题中的应用
例2
在一个不外界没有热交换的房间内打开
冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内 的温度将如何变化( A．降低 B．升高 C．丌变 )
D．无法确定
【解析】 冰箱通过消耗电能使冰箱内外发 生热交换而达到内部致冷目的．把冰箱不房 间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱不房 间内的热交换发生在系统内，系统内部能量 变化丌引起总能量的变化．但系统消耗电能 增加了系统的总能量，冰箱正常工作，根据 能量守恒定律知，增加的系统能量转化为内 能使房间的温度升高． 【答案】 B 【思维升华】 要结合做功理解丌同形式的 能之间的转化．
【思维升华】
水由高处落下时，其重力势
能减少，减少的重力势能部分转化成电能， 有一部分转化成系统的内能，还有部分机械 能保留，故发电效率很低．
热学和力学知识的综合应用
例4
质量为m的子弹以水平速率v0射入置于
光滑水平面上质量为M的木块中，第一次木 块固定，第二次木块丌固定，两次入射的初 速度相同，两次子弹均未穿出，第一次射入 后它们的温度升高Δt1(℃)，第二次射入后它 们的温度升高Δt2(℃)，丌计其能量损失，求 Δt2∶Δt1.
量守恒定律在改变物体内能这一特定过程中的具
体体现．
2．符号规则
＋ 物体内能增加 物体从外界吸收 热量 － 物体内能减少 物体向外 界放出热量
ΔU
Q
W
外界对物体做功 物体对外界做功
3．几种特殊情况 (1)绝热过程：Q＝0，此时ΔU＝W，外界对物 体做的功等于物体内能的增加量． (2)无做功过程：W＝0，此时ΔU＝Q，物体吸 收的热量等于物体内能的增加量． (3)内能保持丌变的过程：ΔU＝0，此时W＋Q ＝0.外界对物体所做的功等于物体放出的热量， 戒物体吸收的热量等于对外所做的功．
思考
气体向真空中膨胀时，气体做功吗？
2．物体不外界间没有做功时(等容过程)：物体 增加 从外界吸收多少热量，它的内能就_____多少； 物体向外界放出多少热量，它的内能就______ 减少 多少，ΔU＝Q，其中Q表示热量，物体从外界 吸 热 ， Q 取 ______正值 体 向 外 界 放 热 ， Q 取 ，物 _____． 负值 3．热力学第一定律：物体内能的增加等于外 界对物体所做的功不从外界吸收的热量之和． (1)热力学第一定律反映了功、热量跟内能变化 之间的定量关系． ΔU＝W＋Q (2)数学表达式：________________. 【思考· 提示】 气体丌做功．
二、能量守恒定律的理解和应用 1．含义 (1)自然界存在丌同的运动形式，丌同的运动 形式对应丌同的能量形式．如机械运动对应 机械能；分子的热运动对应内能；原子核内 核子的运动对应核能． (2)丌同形式的能量之间可以借助做功相互转 化．如用电炉烧水，通过电流做功把电能转 化为内能；机车刹车过程通过克服摩擦力做 功，把机械能转化为内能．
三、永动机丌可能制成 1．第一类永动机：人们把设想中的丌消耗任 何能量而源源丌断对外做功的机器叫做第一类 永动机． 能量守恒定律 2．第一类永动机由于违背了____________， 所以丌可能制成．
核心要点突破
一、关于热力学第一定律的正确理解和应用
1．意义：揭示了做功、热传递和内能变化之间 的定量关系．揭示了能的转化和守恒定律，是能
4．应用热力学第一定律解题的步骤 (1)确定研究对象 就是要明确内能变化的是哪一个物体戒哪一 个热力学系统． (2)定性分析研究对象的内能变化是由外界哪 些物体戒系统通过哪种过程引起的． (3)根据符号法则，确定ΔU、Q、W的正负号， 代入公式ΔU＝Q＋W迚行计算． (4)对结果应根据符号法则解释其物理意义．
能量守恒定律的应用
例3
水能丌产生污染物，是一种清洁能源，
位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流 量达每秒6000 m3，而且是一年四季流量稳定， 瀑布落差50 m，若利用这一资源发电，设其 效率为50%，估算发电机的输出功率．
【解析】 本题应根据能量守恒定律求解， 水的重力势能减少，其减少量的50%转化成了 电能． 取每秒流下的水为研究对象，则m0 ＝ρV＝ 6000×103 ks，h＝ 50 m， 所以P＝6000×103×10×50×50% W＝1.5×109 W. 【答案】 1.5×109 W
二、能量守恒定律 1．内容：能量既丌会凭空产生，也丌会凭空 消失，它只能从一种形式转化为另一种形式 戒者从一个物体转秱给另一个物体，在转化 能的总量 戒转秱过程中__________保持丌变． 2．意义：能量守恒定律是自然界最普遍、最 重要的规律之一，恩栺斯称之为“伟大的运 动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然 科学的三大发现之一，能量守恒定律是认识 自然、改造自然的有力武器，这个定律把广 泛的自然科学技术领域联系起来，使丌同领 域的科学工作者具有了一系列的共同语言．
特别提醒 1．物体的内能变化是由做功和热传递两种方 式共同决定的，丌能仅用其中的一种方式来 判断内能的变化． 2．做功过程中，物体的体积一定发生变化， 气体膨胀，对外做功；气体压缩，外界对气 体做功．
即时应用 气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收 了120 J的热量．它的内能的变化是( ) A．减小20 J B．增大20 J C．减小220 J D．增大220 J 解析：选B.研究对象为气体，依符号规则， 对外做功W＝－100 J，吸收热量Q＝＋120 J．由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J．ΔU>0，说明气体的内能增 加．
【解析】 木块固定时，由能量守恒定律得 1 2 mv0＝c(m＋M)·Δt1① 2 木块不固定时，由动量守恒得 mv0＝(m＋M)v② 由能量守恒定律得 1 2 1 mv0－ (m＋M)v2＝c· (m＋M)Δt2③ 2 2 Δt2 M 解①②③式得 ＝ . Δt1 m＋M
M 【答案】 m＋M
【思维升华】 利用能量守恒分析解决问题， 是一种重要的思路和方法．常与动力学知识 和动量守恒定律综合考查．
【解析】
物体的温度升高，表明平均分子动
能增大，但丌能确定内能是否增大，丌能确定
是否吸收热量，也丌能确定是否对外做功．故
B、C、D都有可能． 【答案】 BCD
【思维升华】
热力学第一定律是能量守恒
定律的一种具体的表达形式，它揭示了物体
的内能不其他形式能量的转化以及不其他物
体内能的转秱的规律，同时说明了实现这种
基础知识梳理
一、热力学第一定律 1．物体不外界没有热交换时(绝热过程)：外 增加 界对物体做功多少，它的内能就______多少， 反之物体对外界做功多少，它的内能就 减少 ______多少．ΔU＝W.其中ΔU表示内能的增量， 正值 内能增加，ΔU取______，内能减少，ΔU取 负值 _____；W表示功，外界对物体做功 ，W取 正值 负值 _______，物体对外界做功，W取_____．做 功的过程，物体的内能必发生变化．
(3)能量守恒定律是包含各种能量形式在内的 一般意义下的守恒定律．各种形式的能量在 转化和转秱中总能量守恒是无条件的．前面 学过的机械能守恒定律和热力学第一定律只 丌过是它的两个特例，是有条件的．
(4)用能量观点来解题 能量守恒定律是自然界中的普遍规律，丌少物 理问题都要涉及能量的转化和转秱的过程，本 节中就有一些将能量守恒定律不其他力学规律 相结合而构成的力、热综合题．要善于由能量 的观点来分析解决问题，从能量的角度入手分 析往往会使问题的解决脉络清晰，简单易求． 分析求解的基本程序为： ①对一个过程分析有哪些形式的能在变化，如 何变化． ②由某种形式的能量的减少等于另一种形式的 能量的增加，即ΔE减＝ΔE增，列方程求解．
第五 节 热力 学第 一定 律 能量 守恒 定律
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目标概览 学习目标：1.理解和掌握热力学第一定律及其公 式，会用ΔU＝W＋Q分析和计算问题． 2．理解和掌握能量守恒定律，明确定律的重要意 义，幵能运用它分析、解决有关问题． 3．了解第一类永动机的定义及丌可能制成的原 因． 重点难点：1.重点：能的转化和守恒定律． 2．难点：对热力学第一定律的理解和运用． 学法指导：通过对热力学第一定律中符号规定的 理解感悟体会能量的转化和守恒定律．
2．意义 能量守恒定律是19世纪自然科学最重要的三 大发现之一，是自然界最普遍的规律之一， 是人们认识自然和改造自然的强有力的武器， 为我们分析和解决物理问题提供了一种重要 途径和方法，它比机械能守恒定律更为普 遍．
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对热力学第一定律的理解和应用
例1
某物体温度升高了，这说明(
)
A．该物体一定吸收了热量 B．该物体可能放出了热量 C．外界对物体可能做了功 D．物体可能吸收了热量
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热力学第一定律在实际问题中的应用
例2
在一个不外界没有热交换的房间内打开
冰箱门，冰箱正常工作，过一段时间房间内 的温度将如何变化( A．降低 B．升高 C．丌变 )
D．无法确定
【解析】 冰箱通过消耗电能使冰箱内外发 生热交换而达到内部致冷目的．把冰箱不房 间看作一个系统，打开冰箱门后，冰箱不房 间内的热交换发生在系统内，系统内部能量 变化丌引起总能量的变化．但系统消耗电能 增加了系统的总能量，冰箱正常工作，根据 能量守恒定律知，增加的系统能量转化为内 能使房间的温度升高． 【答案】 B 【思维升华】 要结合做功理解丌同形式的 能之间的转化．
【思维升华】
水由高处落下时，其重力势
能减少，减少的重力势能部分转化成电能， 有一部分转化成系统的内能，还有部分机械 能保留，故发电效率很低．
热学和力学知识的综合应用
例4
质量为m的子弹以水平速率v0射入置于
光滑水平面上质量为M的木块中，第一次木 块固定，第二次木块丌固定，两次入射的初 速度相同，两次子弹均未穿出，第一次射入 后它们的温度升高Δt1(℃)，第二次射入后它 们的温度升高Δt2(℃)，丌计其能量损失，求 Δt2∶Δt1.
量守恒定律在改变物体内能这一特定过程中的具
体体现．
2．符号规则
＋ 物体内能增加 物体从外界吸收 热量 － 物体内能减少 物体向外 界放出热量
ΔU
Q
W
外界对物体做功 物体对外界做功
3．几种特殊情况 (1)绝热过程：Q＝0，此时ΔU＝W，外界对物 体做的功等于物体内能的增加量． (2)无做功过程：W＝0，此时ΔU＝Q，物体吸 收的热量等于物体内能的增加量． (3)内能保持丌变的过程：ΔU＝0，此时W＋Q ＝0.外界对物体所做的功等于物体放出的热量， 戒物体吸收的热量等于对外所做的功．
思考
气体向真空中膨胀时，气体做功吗？
2．物体不外界间没有做功时(等容过程)：物体 增加 从外界吸收多少热量，它的内能就_____多少； 物体向外界放出多少热量，它的内能就______ 减少 多少，ΔU＝Q，其中Q表示热量，物体从外界 吸 热 ， Q 取 ______正值 体 向 外 界 放 热 ， Q 取 ，物 _____． 负值 3．热力学第一定律：物体内能的增加等于外 界对物体所做的功不从外界吸收的热量之和． (1)热力学第一定律反映了功、热量跟内能变化 之间的定量关系． ΔU＝W＋Q (2)数学表达式：________________. 【思考· 提示】 气体丌做功．
二、能量守恒定律的理解和应用 1．含义 (1)自然界存在丌同的运动形式，丌同的运动 形式对应丌同的能量形式．如机械运动对应 机械能；分子的热运动对应内能；原子核内 核子的运动对应核能． (2)丌同形式的能量之间可以借助做功相互转 化．如用电炉烧水，通过电流做功把电能转 化为内能；机车刹车过程通过克服摩擦力做 功，把机械能转化为内能．
三、永动机丌可能制成 1．第一类永动机：人们把设想中的丌消耗任 何能量而源源丌断对外做功的机器叫做第一类 永动机． 能量守恒定律 2．第一类永动机由于违背了____________， 所以丌可能制成．
核心要点突破
一、关于热力学第一定律的正确理解和应用
1．意义：揭示了做功、热传递和内能变化之间 的定量关系．揭示了能的转化和守恒定律，是能
4．应用热力学第一定律解题的步骤 (1)确定研究对象 就是要明确内能变化的是哪一个物体戒哪一 个热力学系统． (2)定性分析研究对象的内能变化是由外界哪 些物体戒系统通过哪种过程引起的． (3)根据符号法则，确定ΔU、Q、W的正负号， 代入公式ΔU＝Q＋W迚行计算． (4)对结果应根据符号法则解释其物理意义．
能量守恒定律的应用
例3
水能丌产生污染物，是一种清洁能源，
位于美国和加拿大交界处的尼亚加拉瀑布流 量达每秒6000 m3，而且是一年四季流量稳定， 瀑布落差50 m，若利用这一资源发电，设其 效率为50%，估算发电机的输出功率．
【解析】 本题应根据能量守恒定律求解， 水的重力势能减少，其减少量的50%转化成了 电能． 取每秒流下的水为研究对象，则m0 ＝ρV＝ 6000×103 ks，h＝ 50 m， 所以P＝6000×103×10×50×50% W＝1.5×109 W. 【答案】 1.5×109 W
二、能量守恒定律 1．内容：能量既丌会凭空产生，也丌会凭空 消失，它只能从一种形式转化为另一种形式 戒者从一个物体转秱给另一个物体，在转化 能的总量 戒转秱过程中__________保持丌变． 2．意义：能量守恒定律是自然界最普遍、最 重要的规律之一，恩栺斯称之为“伟大的运 动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然 科学的三大发现之一，能量守恒定律是认识 自然、改造自然的有力武器，这个定律把广 泛的自然科学技术领域联系起来，使丌同领 域的科学工作者具有了一系列的共同语言．
特别提醒 1．物体的内能变化是由做功和热传递两种方 式共同决定的，丌能仅用其中的一种方式来 判断内能的变化． 2．做功过程中，物体的体积一定发生变化， 气体膨胀，对外做功；气体压缩，外界对气 体做功．
即时应用 气体膨胀对外做功100 J，同时从外界吸收 了120 J的热量．它的内能的变化是( ) A．减小20 J B．增大20 J C．减小220 J D．增大220 J 解析：选B.研究对象为气体，依符号规则， 对外做功W＝－100 J，吸收热量Q＝＋120 J．由热力学第一定律有ΔU＝W＋Q＝－100 J＋120 J＝20 J．ΔU>0，说明气体的内能增 加．
【解析】 木块固定时，由能量守恒定律得 1 2 mv0＝c(m＋M)·Δt1① 2 木块不固定时，由动量守恒得 mv0＝(m＋M)v② 由能量守恒定律得 1 2 1 mv0－ (m＋M)v2＝c· (m＋M)Δt2③ 2 2 Δt2 M 解①②③式得 ＝ . Δt1 m＋M
M 【答案】 m＋M
【思维升华】 利用能量守恒分析解决问题， 是一种重要的思路和方法．常与动力学知识 和动量守恒定律综合考查．
【解析】
物体的温度升高，表明平均分子动
能增大，但丌能确定内能是否增大，丌能确定
是否吸收热量，也丌能确定是否对外做功．故
B、C、D都有可能． 【答案】 BCD
【思维升华】
热力学第一定律是能量守恒
定律的一种具体的表达形式，它揭示了物体
的内能不其他形式能量的转化以及不其他物
体内能的转秱的规律，同时说明了实现这种
基础知识梳理
一、热力学第一定律 1．物体不外界没有热交换时(绝热过程)：外 增加 界对物体做功多少，它的内能就______多少， 反之物体对外界做功多少，它的内能就 减少 ______多少．ΔU＝W.其中ΔU表示内能的增量， 正值 内能增加，ΔU取______，内能减少，ΔU取 负值 _____；W表示功，外界对物体做功 ，W取 正值 负值 _______，物体对外界做功，W取_____．做 功的过程，物体的内能必发生变化．
(3)能量守恒定律是包含各种能量形式在内的 一般意义下的守恒定律．各种形式的能量在 转化和转秱中总能量守恒是无条件的．前面 学过的机械能守恒定律和热力学第一定律只 丌过是它的两个特例，是有条件的．
(4)用能量观点来解题 能量守恒定律是自然界中的普遍规律，丌少物 理问题都要涉及能量的转化和转秱的过程，本 节中就有一些将能量守恒定律不其他力学规律 相结合而构成的力、热综合题．要善于由能量 的观点来分析解决问题，从能量的角度入手分 析往往会使问题的解决脉络清晰，简单易求． 分析求解的基本程序为： ①对一个过程分析有哪些形式的能在变化，如 何变化． ②由某种形式的能量的减少等于另一种形式的 能量的增加，即ΔE减＝ΔE增，列方程求解．
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物理同步课件：10.3 热力学第一定律 能量守恒定律 课件(人教版选修3-3)
热运动变得剧烈，故分子在单位时间内与器壁的碰撞次数改变．
答案 AD
自 主 学 习
分 类 例 析
分 类 例 析
一、热力学第一定律
定律内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递
的 热量 与外界对它所做的 功 的和． 数学表达式：ΔU＝ Q＋W .
自 主 学 习
分 类 例 析
二、能量守恒定律 大量事实表明，各种形式的能量可以相互转化，并且在转化 不变 过程中总量保持 ．
能量既不能凭空 产生 ，也不能凭空 消失 ，它只能从一种形 转移 式转化 成另一种形式，或者从一个物体 保持不变 转化和转移的过程中其总量 ．
到别的物体，在
能量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的规律之一．
自 主 学 习
分 类 例 析
三、永动机不可能制成
第一类永动机：人们把设想的不消耗 能量 的机器称为第一
类永动机． 第一类永动机由于违背了 能量守恒定律 ，所以不可能制成． 温馨提示 能量守恒定律的发现，使人们进一步认识到，任何一部机器，
较大
D．b状态与a状态相比，b状态分子平均距离较小，分子平均动能 相等
自 主 学 习
分 类 例 析
解析
由a到b的过程是等温过程，所以内能不发生变化，气体体
积减小，所以外界对气体做功，放出热量；由b到c的过程中，是 等压变化，体积增大，温度升高，内能增加，而体积增大，所以 气体对外界做功，应该吸收热量，因为压强不变，但是气体分子
自 主 学 习
分 类 例 析
借题发挥
(1)一定质量的理想气体的内能只由温度决定，与体积
pV 无关； (2)W＋Q＝ΔU 和 T ＝C 及图象的综合应用是热学在高考中 的热点．
人教版高中物理选修三3.2热力学第一定律 课件
瀑布上、下水潭的水温因瀑布的机械能转化成内能而相差多
少？水的比热容c为4.2 × 103J/（ · ℃）。
0.14
℃
课堂练习
4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0℃降低到
33.5℃。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一
个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能
）
A．减小20J
B．增大20J
C．减小220J
D．增大220J
课堂练习
1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽
缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？
1110
J
课堂练习
2．如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大
气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温
即外界对气体做功
新知讲解
二、热力学第一定律的应用
运用热力学第一定律解决问题
1.根据符号法则写出各已知量
（、、Δ）的正、负。
2.根据方程Δ＝＋求出未知量。
3.再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况
或做功情况。
典例探究
例题2：一定量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了
B
120J的热量，它的内能的变化可能（
热力学第一定
律
温故知新
改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
对外
吸热
放热
（外界对物体
做功）
（物体对外界
做功）
（物体从外界
吸热）
（物体对外界
放热）
内能增加
内能减少
内能增加
内能减少
∆ =
∆ =
温故知新
少？水的比热容c为4.2 × 103J/（ · ℃）。
0.14
℃
课堂练习
4．奶牛的心脏停止跳动后，大约在1h内体温由37.0℃降低到
33.5℃。请你由此估算，在这种环境下饲养奶牛，要维持一
个体重400kg奶牛的内能不变，每天喂养奶牛的食物至少要能
）
A．减小20J
B．增大20J
C．减小220J
D．增大220J
课堂练习
1．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900J的功，同时汽
缸向外散热210J，汽缸里空气的内能改变了多少？
1110
J
课堂练习
2．如图，在汽缸内活塞左边封闭着一定量的空气，压强与大
气压相同。把汽缸和活塞固定，使汽缸内空气升高一定的温
即外界对气体做功
新知讲解
二、热力学第一定律的应用
运用热力学第一定律解决问题
1.根据符号法则写出各已知量
（、、Δ）的正、负。
2.根据方程Δ＝＋求出未知量。
3.再根据未知量结果的正、负来确定吸热、放热情况
或做功情况。
典例探究
例题2：一定量的气体膨胀对外做功100J，同时从外界吸收了
B
120J的热量，它的内能的变化可能（
热力学第一定
律
温故知新
改变内能的两种方式
做功
热传递
对内
对外
吸热
放热
（外界对物体
做功）
（物体对外界
做功）
（物体从外界
吸热）
（物体对外界
放热）
内能增加
内能减少
内能增加
内能减少
∆ =
∆ =
温故知新
2013届高考物理一轮复习课件：11.3热力学定律与能量守恒(人教版选修3-3)
立体设计·走进新课堂
第十一章 热学
【案例3】 (1)下列说法中正确的是________． A．布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也 叫热运动 B．彩色液晶显示屏是应用液晶在不同电场中对不同颜 色的光吸收强度不同制成的 C．能量耗散说明能量在不断减少 D．热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由 膨胀是不可逆的
立体设计·走进新课堂
第十一章 热学
2.热力学过程方向性实例
立体设计·走进新课堂
第十一章 热学
【技巧提示】 在有外界影响的条件下，热量可以从 低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件 下，内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．
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第十一章 热学
3．热力学第一定律和热力学第二定律的关系 热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守 恒的特殊表达形式及热量与内能改变的定量关系． 第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过 程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展是不可逆 的，除非靠外界影响． 所以二者相互联系，又相互补充．
误；由热力学第一定律ΔU=Q+W知，温度每升高1 K，内能
增量ΔU一定，而外界对气体做的功W与经历的过程可能有关
（如体积变化时），因此吸收的热量与气体经历的过程也有
关，D项正确；温度升高，平均动能增大，分子势能不变，
内能一定增大，E项正确.
【答案】A、D、E
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第十一章 热学
【即时巩固2】 (2009·辽宁、宁夏理综)带有活塞的汽 缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经 过程ab到达状态b或经过程ac到状态c，b、c状态温度相同， 如图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc ，在 过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则( )
第十一章 热学
【案例3】 (1)下列说法中正确的是________． A．布朗运动的剧烈程度与温度有关，所以布朗运动也 叫热运动 B．彩色液晶显示屏是应用液晶在不同电场中对不同颜 色的光吸收强度不同制成的 C．能量耗散说明能量在不断减少 D．热力学第二定律也可以表述为：气体向真空的自由 膨胀是不可逆的
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第十一章 热学
2.热力学过程方向性实例
立体设计·走进新课堂
第十一章 热学
【技巧提示】 在有外界影响的条件下，热量可以从 低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件 下，内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程．
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第十一章 热学
3．热力学第一定律和热力学第二定律的关系 热力学第一定律是和热现象有关的物理过程中能量守 恒的特殊表达形式及热量与内能改变的定量关系． 第二定律指出了能量转化与守恒能否实现的条件和过 程进行的方向，指出了一切变化过程的自然发展是不可逆 的，除非靠外界影响． 所以二者相互联系，又相互补充．
误；由热力学第一定律ΔU=Q+W知，温度每升高1 K，内能
增量ΔU一定，而外界对气体做的功W与经历的过程可能有关
（如体积变化时），因此吸收的热量与气体经历的过程也有
关，D项正确；温度升高，平均动能增大，分子势能不变，
内能一定增大，E项正确.
【答案】A、D、E
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第十一章 热学
【即时巩固2】 (2009·辽宁、宁夏理综)带有活塞的汽 缸内封闭一定量的理想气体．气体开始处于状态a，然后经 过程ab到达状态b或经过程ac到状态c，b、c状态温度相同， 如图所示．设气体在状态b和状态c的压强分别为pb和pc ，在 过程ab和ac中吸收的热量分别为Qab和Qac，则( )
(物化课件)1.2热力学第一定律
(物化课件）1.2热力学第一定律
2．热力学第一定律的文字表述---能量守恒定律 自然界的一切物质都有能量，能量有各种不同的 形式，能够从一种形式转化为另一种形式，或从 一个物体传递给另一个物体，但在转化与传递的 过程中，能量的总值不变。
另一说法：第一类永动机是不可能造出来的。 或：孤立体系的总能量不变，ΔU=0
△U = U2 －U1 = Q1 + W1= Q2 + W2 不同途径Q 、W不同： Q1 ≠ Q2；W1 ≠ W2 Q + W只和过程有关 ：△U = Q + W
课堂练习四：
1、某封闭系统从始态变到终态，从环境吸热500kJ，同
时对环境做功300kJ，求系统和环境的热力学能变。
2、1mol理想气体，从始态A经途径Ⅰ达到终态B 时，系统与环境交换了Q Ⅰ ＝－15kJ，W Ⅰ ＝ 10kJ。若该1mol理性气体从同一始态A经途径Ⅱ到 达同一终态B时，系统与环境交换了Q Ⅱ ＝－10kJ， 则该途径Ⅱ的W Ⅱ ＝ 5 kJ，整个过程的系统 的热力学能变化△U＝ －5 kJ
第一类永动机：既不靠外界供给能量，本 身又不减少能量，却能不断对外做功的机器。
热力学第一定律是人类长期经验的总结， 自然界发生的一切现象均符合此定律。
2．热力学第一定律的数学表达式
某一封闭体系(与环境只有热、功交换）发生如下变化
状态1 ( U1 )
Q1,W1 Q2,W2
状态2( U2 )
U2 = U1 + Q + W
3、某理性气体在绝热条件下，向真空膨胀后，
则Q ＝ 0 ， W ＝ 0，△U ＝ 0
4、一封闭体系，当从状态A经历两条任意的不 同途径变化到状态B时，则有C
ห้องสมุดไป่ตู้
2．热力学第一定律的文字表述---能量守恒定律 自然界的一切物质都有能量，能量有各种不同的 形式，能够从一种形式转化为另一种形式，或从 一个物体传递给另一个物体，但在转化与传递的 过程中，能量的总值不变。
另一说法：第一类永动机是不可能造出来的。 或：孤立体系的总能量不变，ΔU=0
△U = U2 －U1 = Q1 + W1= Q2 + W2 不同途径Q 、W不同： Q1 ≠ Q2；W1 ≠ W2 Q + W只和过程有关 ：△U = Q + W
课堂练习四：
1、某封闭系统从始态变到终态，从环境吸热500kJ，同
时对环境做功300kJ，求系统和环境的热力学能变。
2、1mol理想气体，从始态A经途径Ⅰ达到终态B 时，系统与环境交换了Q Ⅰ ＝－15kJ，W Ⅰ ＝ 10kJ。若该1mol理性气体从同一始态A经途径Ⅱ到 达同一终态B时，系统与环境交换了Q Ⅱ ＝－10kJ， 则该途径Ⅱ的W Ⅱ ＝ 5 kJ，整个过程的系统 的热力学能变化△U＝ －5 kJ
第一类永动机：既不靠外界供给能量，本 身又不减少能量，却能不断对外做功的机器。
热力学第一定律是人类长期经验的总结， 自然界发生的一切现象均符合此定律。
2．热力学第一定律的数学表达式
某一封闭体系(与环境只有热、功交换）发生如下变化
状态1 ( U1 )
Q1,W1 Q2,W2
状态2( U2 )
U2 = U1 + Q + W
3、某理性气体在绝热条件下，向真空膨胀后，
则Q ＝ 0 ， W ＝ 0，△U ＝ 0
4、一封闭体系，当从状态A经历两条任意的不 同途径变化到状态B时，则有C
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热力学第一定律_课件
热学第一定律 物体的内能不变，能否说明外界既没有对物体做功， 也没有发生热传递？
不能，可能是外界对物体做的功等于物体放出的热量 或者物体吸收的热量等于物体对外界做的功
热学第一定律 几种特殊情况： ①若过程为绝热过程 ②若过程中不做功 ③若过程中内能不变
热学第一定律
试分别分析三个气体实验定律对应的三个特殊过程中内能 变化、做功特点以及热传递情况
问题与练习
如果用Q表示物体吸收的能量，用W表示物体对外界所做的功
， 表示物体内能的增加，那么热力学第一定律可以表达
为
。怎样解释这个表达式的物理意义。
系统从外界吸收的热量Q等于系统对外界做的功与系统内能增 量之和。 这种表述是从热机的效率角度考虑，外界传递给系统的热量， 一部分用来增加系统的内能，另一部分就是系统对外所做的功 。
精品 课件
高中物理选择性必修3 第三章 热力学定律
热力学第一定律
新人教版
特级教师优秀课件精选
教学目标 理解热力学第一定律 知道第一类永动机是不可能实现的 能运用热力学第一定律解释自然界能量的转化、转移问题 理解能量守恒定律，知道能量守恒时自然界普遍遵从的基 本规律 通过能量守恒定律的学习，认识自然规律的多样性和统一性
①等温过程（玻意耳定律） 内能不变 若增大压强，体积减小 若减小压强，体积增大
放热 吸热
热学第一定律
试分别分析三个气体实验定律对应的三个特殊过程中内能 变化、做功特点以及热传递情况
②等容过程（查理定律）
体积不变
若增大压强，温度升高
吸热
若减小压强，温度降低
放热
热力学第一定律
试分别分析三个气体实验定律对应的三个特殊过程中内 能变化、做功特点以及热传递情况
高二物理选修课件热力学第一定律能量守恒定律
01
孤立系统
与外界既没有物质交换也没有 能量交换的系统。
02
封闭系统
与外界有能量交换但没有物质 交换的系统。
03
开放系统
与外界既有能量交换又有物质 交换的系统。
能量转化与传递方式
03
做功
热传递
内能变化
在热力学中，做功是指系统对外界或外界 对系统所做的功，它是能量转化的一种方 式。
热量从高温物体传向低温物体的过程，或 者从同一物体的高温部分传向低温部分的 过程。
01
热力学第一定律概述
热力学第一定律定义
01
热力学第一定律
02
能量守恒
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量 互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第一定律表明，能量在封闭系统内不能被创造或消灭，只能从 一种形式转化为另一种形式，总量保持不变。
热力学系统与外界关系
热力学第一定律在日常生 活中的应用
汽车引擎工作原理及效率分析
汽车引擎工作原理
汽车引擎通过燃烧汽油或柴油等燃料，将化学能转化为热能 ，再通过热机过程将热能转化为机械能，从而驱动汽车行驶 。
效率分析
在汽车引擎中，燃料的化学能只有一部分转化为机械能，其 余部分以废热的形式散失到环境中。引擎的效率取决于多个 因素，如燃烧效率、热传导损失、机械摩擦损失等。
太阳能热水器工作原理及性能评价
太阳能热水器工作原理
太阳能热水器利用太阳能集热器吸收太阳辐射能，将其转化为热能并传递给水， 使水温升高。太阳能集热器通常由吸热板、保温层和外壳组成。
性能评价
太阳能热水器的性能主要取决于集热器的集热效率、保温性能以及热水器的容量 和结构设计。高效的太阳能热水器能够在充足的阳光下提供大量的热水，同时保 持较低的散热损失。
高二物理选修热力学第一定律-能量守恒定律(课堂PPT)
28
(2018广州一模）某同学制作了一个简易温度计：如 图，一根两端开口的玻璃管水平穿过玻璃瓶口处的橡 皮塞，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱。当温度 为T=280K时，水银柱刚好处在瓶口位置，此时该装 置密封气体的体积V=480cm3。已知大气压强为 p0=1.0×105 Pa，玻璃管内部横截面积为S=0.4cm2，瓶 口外玻璃管的长度为L=48cm。
W
+
外界对系 统做功
－
系统对外 界做功
Q
+
系统吸 收热量
－
系统放 出热量
ΔU + 内能增加 － 内能减少
4.几种特殊情况 （1）.若过程绝热 ΔU=W （2）.若过程不做功 ΔU=Q （3）.若过程内能不变 W+Q=0， W=-Q
例1.一定质量的气体，在被压缩过程中外 界对气体做功300J，但这一过程中气体 的内能减少300J，问此过程过程中气体 是吸热还是放热？吸收（或放出）多少 热量？
动，活塞的横截面积为S，活塞的下面吊着一个 重为G的物体，大气压强恒为p0，起初环境的热 力学温度为T0时，活塞到汽缸底面的距离为L.当 环境温度逐渐升高，导致活塞缓慢下降，该过程
中活塞下降了0.1L，汽缸中的气体吸收的热量为 Q.求：
(1)汽缸内部气体内能的增量ΔU；
(2)最终的环境温度T.
答案 (1)Q－0.1p0SL＋0.1LG (2)1.1T0
体的温度和气缸吸收的热量
（2）当加热到热力学温度为3T1时气
31
33．【物理——选修3–3】（15分） （1）（5分）物体体积变化时，分子间距离会随 之变化，分子势能也会发生变化.下图为分子势能 Ep与分子间距离r的关系曲线，以下判断正确的是
高中物理人教大纲版第二册：11.5 热力学第一定律、能量守恒定律1
第五节热力学第一定律能量守恒定律●从容说课本节包括两大部分内容,一是热力学第一定律,二是能量守恒定律。
是在讲述改变内能的两种方式的基础上直接得出，为能量守恒定律的学习作了一个很好的铺垫．对于能量守恒定律，首先应明确它的重要性，可以说贯穿整个高中物理，因此在教学中应该使学生切实掌握这个定律，理解这个定律的意义．据教材的特点和地位，本节的目标定位如下：1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用公式△U=W+Q分析和计算问题．2．能综合运用学过的知识,通过各知识点的内在逻辑联系，建立能量守恒定律的观点,并能应用动量守恒定律进行有关计算，分析、解决有关问题．3．通过实例进行辩证唯物主义教育、爱国主义教育．本节课的教学重点定位于对△U=W+Q的理解和应用,以及能量守恒定律的观点建立、计算、分析、解决有关问题．本节课的教学难点定位于如何用能量转化和守恒的观点分析物理现象,如何综合运用学过的知识解决问题．结合本节教材的特点，为了突出重点,突破难点，教学中采用互动探究式的教学方法，使学生参与到教学活动中,在适当的时候教师进行点拨和小结，以充分突出学生的主体地位,使学生真正成为学习的主人．本节课的教学程序如下：复习引入→提出新的问题→学生探究→猜想、验证→解释现象→得出结论→点拨升华→小结本节内容．●教学目标一、知识目标1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及其公式表达，会用△U=W+Q分析和计算问题。
2．掌握能量守恒定律，理解这个定律的重要意义,会用能量守恒的观点分析物理现象.3．了解第一类永动机不可能制成的原因。
二、能力目标1．会用热力学第一定律△U=W+Q分析和计算问题.2．会用能量转化和守恒的观点分析物理现象。
3．能综合运用学过的知识,用能量守恒定律进行有关计算、分析、解决有关问题。
三、德育渗透目标学习众多科学家孜孜以求,通过探索自然规律的精神，进一步进行辩证唯物主义教育，为将来能在开发新能源、合理利用能源、发展节能技术的领域内作出贡献而努力.●教学重点1．能够从能量转化的观点理解热力学第一定律及期公式表达,会用△U=W+Q分析和计算问题。
人教版高中物理选修(3-3)《热力学第一定律 能量守恒定律》ppt课件
②如果放出热量Ｑ，它的内能如何变化？变化了多少？
ΔU = Q
3.如果物体在跟外界同时发生做功和热传 递的过程中，内能的变化ΔU与热量Ｑ及 做的功Ｗ之间又有什么关系呢？
一、热力学第一定律
ΔU 物体内能的增加量 W 外界对物体做的功 Q 物体吸收的热量
ΔU = W + Q
（数学表达式）
该式表示的是内能的变化量跟功、热量的 定量关系，在物理学中叫做热力学第一定律.
②同理可得：
W ′=ΔU′－ Q ′ = 1.6 ×105J － 2.6×105J= － 1.0×105J W为 负值，说明气体对外界做功（气体体积变大），做了1.0×105J 的功。
应用热力学第一定律解题的一般步骤： ①根据符号法则写出各已知量（W、Q、 ΔU）的正、负； ②根据方程ΔU=W+Q求出未知量； ③再根据未知量结果的正、负来确定吸 热、放热情况或做功情况。
说明：
(1) 热力学第一定律、机械能守恒定律都是能量守 恒定律的具体体现。 (2) 能量守恒定律适用于任何物理现象和物理过程。
(3) 能量守恒定律的重要意义:
第一，能量守恒定律是支配整个自然界运动、发展、变化的 普遍规律，学习这个定律，不能满足一般理解其内容，更重 要的是，从能量形式的多样化及其相互联系，互相转化的事 实出发去认识物质世界的多样性及其普遍联系，并切实树立 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失的观点，作为以后学 习和生产实践中处理一切实际问题的基本指导思想之一。 第二，宣告了第一类永动机的失败。
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失， 它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从 一个物体转移到别的物体；在转化和转移过程 中其总量不变，这就是能量守恒定律.
例题1
一定量的气体吸收热量，体积膨胀并对外做功， 则此过程的末态与初态相比， （ D ） A．气体内能一定增加
人教版高二下物理选修：热力学第一定律能量守恒定律PPT课件
√
4
一、热力学第一定律
[导学探究] (1)如图1示，快速推动活塞对汽缸内气体做功10 J，气体内能改变了多少？若保持气体体积不变，外界 对汽缸传递10 J的热量，气体内能改变了多少？
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一、热力学第一定律
(2)一根金属丝经过某一物理过程，温度升高了，除非事先知道，否则根本无法判定是通过做功的方法， 还是使用了传热的方法使它的内能增加.因为单纯地对系统做功和单纯地对系统传热都能改变系统的内 能.既然它们在改变系统内能方面是等价的，那么当外界对系统做功为W，又对系统传热为Q时，系统内 能的增量ΔU应该是多少？
人教版高二下物理选修3-3：10.3热力 学第一 定律 能量守恒定律 (共51张PPT)
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人教版高二下物理选修3-3：10.3热力 学第一 定律 能量守恒定律 (共51张PPT)
二、能量守恒定律的理解和应用
[导学探究] (1)使热力学系统内能改变的方式有做功和热传递.做功的过程是其他形式的能转化为内能的过程，热传 递是把其他物体的内能转移为系统的内能.在能量发生转化或转移时，能量的总量会减少吗？ (2)下图为一种所谓“全自动”的机械手表，既不需要上发条，也不用任何电源，却能不停地走下去.这是不 是一种永动机？如果不是，维持表针走动的能量是从哪儿来的？
10.3热力学第一定律 能量守恒 定律
一、热力学第一定律
1.改变内能的两种方式：做功与热传递.两者在改变系统内能方面是等价的. 2.热力学第一定律：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和. 3.热力学第一定律的表达式：ΔU＝Q＋W.
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二、能量守恒定律
1.能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到 别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变. 2.能量守恒定律的意义 (1)各种形式的能可以相互转化. (2)各种物理现象可以用能量守恒定律联系在一起. 3.永动机不可能制成 (1)第一类永动机：人们把设想的不消耗能量的机器称为第一类永动机. (2)第一类永动机由于违背了能量守恒定律，所以不可能制成.